Cuando compras una bebida isotónica en la tienda de la esquina, la etiqueta dice $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$ y $\text{Cl}^-$; el tanque de oxígeno del hospital tiene $\text{O}_2$; el bicarbonato de la cocina es $\text{NaHCO}_3$. Detrás de cada fórmula hay un nombre que no es arbitrario: sigue reglas fijas que permiten pasar de la fórmula al nombre y del nombre a la fórmula sin memorizar cada compuesto. Para escribir y balancear reacciones químicas necesitas esta herramienta. Al final verás cómo se cierra esta idea.
Sustancias simples y iones
El aire que respiras en la Ciudad de Guatemala es una mezcla de $\text{N}_2$, $\text{O}_2$, $\text{O}_3$, $\text{Ar}$, $\text{CO}_2$ y $\text{H}_2\text{O}$. Algunas están formadas por un solo elemento y otras por varios. ¿Cómo se nombran y se distinguen? Y cuando un átomo gana o pierde electrones, ¿cómo se nombra el ion que resulta?
El oxígeno puede presentarse como $\text{O}_2$ (el que respiras) y como $\text{O}_3$ (ozono): dos sustancias simples distintas del mismo elemento, con propiedades diferentes porque sus moléculas tienen distinto número de átomos.
El número de protones no cambia: solo cambia el de electrones. Por eso el ion sodio conserva el nombre del elemento, mientras que el cloruro lleva terminación nueva para avisar de que es un anión.
Practica★☆☆Sin empezar
En la etiqueta de una bebida isotónica se declaran los iones $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Cl}^-$ y $\text{Mg}^{2+}$, que reponen las sales que se pierden con el…
En la etiqueta de una bebida isotónica se declaran los iones $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Cl}^-$ y $\text{Mg}^{2+}$, que reponen las sales que se pierden con el sudor durante el ejercicio.
a) Escribe el nombre de cada uno de los cuatro iones.
b) Clasifícalos en cationes y aniones y explica, a partir del signo de su carga, en qué se diferencian unos de otros.
c) Razona por qué el ion sodio se nombra igual que el átomo del que procede, mientras que el ion cloruro cambia la terminación del nombre del cloro.
El aire es una mezcla de sustancias: $\text{N}2$, $\text{O}2$, $\text{O}3$ (en la capa de ozono), $\text{Ar}$, $\text{CO}2$ y vapor de agua, $\text{H}2\text{O}$. La…
El aire es una mezcla de sustancias: $\text{N}_2$, $\text{O}_2$, $\text{O}_3$ (en la capa de ozono), $\text{Ar}$, $\text{CO}_2$ y vapor de agua, $\text{H}_2\text{O}$. La figura representa las partículas del oxígeno y del ozono.
a) Nombra las tres primeras sustancias.
b) Clasifica las seis en sustancias simples o compuestas y justifica el criterio que aplicaste.
c) El oxígeno y el ozono están formados únicamente por átomos de oxígeno y, sin embargo, son sustancias distintas: explica qué las diferencia y escribe cómo se denominan las sustancias simples de un mismo elemento que presentan esta relación.
Normalmente el hidrógeno actúa con número de oxidación $+1$ (como en el agua, $\text{H}_2\text{O}$). Pero cuando se combina con un metal, que cede electrones con facilidad, el hidrógeno los gana y forma el ion $\text{H}^-$.
Practica★★☆Sin empezar
Los cohetes y los futuros carros de pila de combustible usan hidrógeno, y almacenarlo es un problema: una solución en estudio son los hidruros metálicos, como el…
Los cohetes y los futuros carros de pila de combustible usan hidrógeno, y almacenarlo es un problema: una solución en estudio son los hidruros metálicos, como el $\text{NaH}$ y el $\text{CaH}_2$. En ellos el hidrógeno actúa con número de oxidación $-1$, es decir, forma el ion $\text{H}^-$.
a) Nombra los dos hidruros.
b) Justifica, con las cargas de los iones $\text{Na}^+$ y $\text{Ca}^{2+}$, por qué uno lleva un solo hidrógeno y el otro dos.
c) Explica qué tiene de llamativo que el hidrógeno actúe aquí con número de oxidación negativo, comparándolo con el agua, $\text{H}_2\text{O}$, en la que actúa con $+1$.
Un clavo de hierro, o la reja de un balcón en Xela, al aire húmedo se cubre de herrumbre rojiza, mientras que al calentarlo al rojo vivo desprende una cascarilla negra: son los mismos dos elementos en distinta proporción. ¿Cómo nombrar cada combinación sin confundirlas?
Practica★☆☆Sin empezar
El tubo de escape de un carro emite monóxido de carbono y dióxido de carbono, y la cal viva que se usa en construcción es óxido de calcio. a) Escribe las fórmulas del…
El tubo de escape de un carro emite monóxido de carbono y dióxido de carbono, y la cal viva que se usa en construcción es óxido de calcio.
a) Escribe las fórmulas del monóxido de carbono y del dióxido de carbono a partir de los prefijos de sus nombres sistemáticos.
b) Deduce la fórmula del óxido de calcio sabiendo que el calcio forma el ion $\text{Ca}^{2+}$ y el oxígeno el ion $\text{O}^{2-}$, y que toda fórmula debe ser eléctricamente neutra.
c) El balcón con reja se recubre con el tiempo de un óxido de fórmula $\text{FeO}$, en el que el hierro actúa con número de oxidación $+2$: nómbralo con la nomenclatura de Stock.
La batería de un carro lleva $\text{H}_2\text{SO}_4$ y la gaseosa que dejas abierta forma $\text{H}_2\text{CO}_3$. Son ácidos, pero unos llevan oxígeno y otros no, y eso cambia cómo se nombran.
Para hallar el número de oxidación del no metal: el H aporta $+1$, cada O aporta $-2$ y la suma debe dar cero. En $\text{HClO}_3$: $+1 + x - 6 = 0$, así que $x = +5$.
Oxisales e iones poliatómicos
El mármol ($\text{CaCO}_3$), el abono de la milpa ($\text{KNO}_3$) y el salitre ($\text{NaNO}_3$) son oxisales. ¿De dónde sale su nombre?
Los iones del cloro: hipo- y per- se conservan
El cloro tiene cuatro oxiácidos, así que da cuatro iones. El prefijo del ácido pasa tal cual al ion y solo cambia la terminación:
Ácido
Ion
Ejemplo de sal
$\text{HClO}$ hipocloroso
$\text{ClO}^-$ hipoclorito
$\text{NaClO}$ hipoclorito de sodio
$\text{HClO}_2$ cloroso
$\text{ClO}_2^-$ clorito
$\text{NaClO}_2$ clorito de sodio
$\text{HClO}_3$ clórico
$\text{ClO}_3^-$ clorato
$\text{KClO}_3$ clorato de potasio
$\text{HClO}_4$ perclórico
$\text{ClO}_4^-$ perclorato
$\text{KClO}_4$ perclorato de potasio
¿Por qué? Cada ion procede de un ácido con un número de oxidación distinto del cloro ($+1$, $+3$, $+5$, $+7$); los prefijos hipo- y per- siguen señalando los extremos de la serie.
Sales de metales con varios números de oxidación
En el laboratorio de tu establecimiento hay dos frascos de cloruro de hierro: $\text{FeCl}_2$, verdoso, y $\text{FeCl}_3$, amarillo-café. Si los dos se llamaran «cloruro de hierro» no sabrías cuál tomar. El hierro tiene dos números de oxidación y el nombre debe decirlo.
Practica★★☆Sin empezar
En el laboratorio hay dos frascos de cloruro de hierro: uno con $\text{FeCl}2$ y otro con $\text{FeCl}3$. El hierro puede actuar con números de oxidación $+2$ y $+3$, y…
En el laboratorio hay dos frascos de cloruro de hierro: uno con $\text{FeCl}_2$ y otro con $\text{FeCl}_3$. El hierro puede actuar con números de oxidación $+2$ y $+3$, y el cloro forma el ion $\text{Cl}^-$.
a) Nombra los dos compuestos con la nomenclatura de Stock.
b) Nómbralos con la nomenclatura tradicional (terminaciones -oso e -ico).
c) Justifica, a partir de las cargas de los iones, por qué uno de los dos lleva dos cloruros y el otro tres.
Ampliación: sales ácidas, peróxidos, hidratos y sales dobles
Deducir fórmulas a partir de las cargas
En el laboratorio mezclas disoluciones con muchos iones sueltos, pero los cristales que se forman son siempre neutros y con proporciones fijas. ¿Cómo sabes cuántos iones de cada signo se unen?
Este modelo representa al ion $\text{Al}^{3+}$: su última capa llena coincide con la del neón, la razón por la que el aluminio se detiene justo en esa carga.
Vuelve al principio: en la etiqueta de la bebida isotónica, $\text{Na}^+$ es el ion sodio, $\text{Cl}^-$ el ion cloruro, $\text{O}_2$ es dioxígeno y $\text{NaHCO}_3$ es hidrogenocarbonato de sodio. Cada nombre sale de las reglas que viste, no de la memoria.
Resumen
¡A practicar! 2 ejercicios de nivel medio en este apartado